Гормон роста (соматотропин)
Соматотропин и рост тела — от детства до взрослости.
Что такое гормон роста
Гормон роста — гормон, который управляет ростом тела и обновлением его тканей. Его научные названия — соматотропин (от греч. soma — «тело» и tropos — «поворот, направление»: буквально «направляющий тело») и соматотропный гормон (СТГ); в англоязычной литературе его сокращают как GH. Он вырабатывается в гипофизе — небольшой железе у основания головного мозга, — в особых соматотропных клетках передней доли. О гипофизе — в разделе Гипофиз.
Гормон роста отличается от многих других тем, что его главная задача проявляется в детстве и юности: он заставляет тело расти. Именно поэтому нарушения этого гормона заметны прежде всего у детей — как слишком высокий или слишком низкий рост. Но и у взрослых он не «выключается»: там его работа меняется на поддержание тканей, обмен и состав тела.
По химическому составу гормон роста — белковый гормон (по-научному полипептид: длинная цепочка из 191 аминокислоты). Как и инсулин, будучи белком, он не проходит сквозь жировую мембрану клетки и действует через рецептор на её поверхности. О гормонах в целом — в разделе Что такое гормоны.
Как управляется гормон роста
Как и любая гормональная система, гормон роста подчиняется командам сверху. Управляет им гипоталамус — отдел мозга, который служит «пультом» для гипофиза. Управление здесь необычно тем, что гипоталамус использует два сигнала, а не один.
- Ускоряющий сигнал. Гипоталамус выделяет соматолиберин (от «сомато» — рост; по-научному это соматотропин-рилизинг-гормон, сокращённо ГР-РГ или GHRH) — команду «расти». Он даёт гипофизу сигнал выпускать гормон роста. О гипоталамусе — в разделе Гипоталамус.
- Тормозящий сигнал. Тот же гипоталамус выделяет соматостатин (от «сомато» — тело и «стат» — остановка: «останавливающий рост») — команду «достаточно». Соматостатин подавляет выброс гормона роста.
Получается двойное управление: гипоталамус одновременно держит ногу на «газу» и на «тормозе», усиливая один сигнал и ослабляя другой. Это позволяет точно задавать, сколько гормона роста попадёт в кровь в каждый момент. Кстати, соматостатин вырабатывается не только в гипоталамусе, но и в других местах тела (например, в пищеварительном тракте) — там он выполняет те же тормозящие задачи применительно к пищеварению.
Ещё одна важная особенность: гормон роста выделяется импульсами, а не ровным потоком. Самые крупные его всплески приходятся на глубокий сон — поэтому его иногда называют «гормоном сна». Именно ночью, когда тело отдыхает, идёт основная «ремонтная» и ростительная работа. Об этом важно помнить: хронический недостаток сна сбивает этот ритм. О связи гормонов и ритмов — в разделе Гормоны и обратная связь.
Кроме сна, выброс гормона роста усиливают физическая нагрузка, голод и стресс, а подавляют — высокий уровень сахара в крови и избыток жировой массы. Поэтому у людей с ожирением гормон роста нередко снижен, а утром натощак его уровень выше, чем после еды.
Как гормон роста действует: напрямую и через посредника
У гормона роста есть необычное свойство: он действует двумя способами — часть эффектов производит сам, а часть — через «посредника», который вырабатывается в другом органе.
- Напрямую. Гормон роста связывается с рецепторами на клетках-мишенях — например, в жировой ткани и в хряще ростовых зон костей — и запускает их ответ самостоятельно.
- Через посредника. Значительная часть «ростовой» работы идёт не самим гормоном, а через особое вещество — инсулиноподобный фактор роста-1 (сокращённо ИФР-1; в англоязычной литературе — IGF-1; его устаревшее название — соматомедин C). Гормон роста заставляет печень производить ИФР-1, и уже тот действует на кости и мышцы, стимулируя их рост.
Почему его называют «инсулиноподобным»? Потому что по строению и действию он похож на инсулин: обе молекулы родственны по структуре и обе влияют на обмен и рост тканей. Эта «двухступенчатая» система важна вот почему: измерив уровень ИФР-1 в крови, врач может оценить, как работает гормон роста в целом, — а ИФР-1 держится в крови ровнее, чем сам гормон роста, который выходит импульсами. Об инсулине — в разделе Инсулин и уровень сахара.
Что делает гормон роста
Действия гормона роста удобно разделить на несколько групп. Все они подчинены одной идее: строить и поддерживать тело.
Главная задача. Гормон роста (через ИФР-1) заставляет ростовые зоны костей — хрящевые пластины на концах длинных костей, которые называют эпифизарными пластинами — наращивать хрящ. Хрящ постепенно превращается в кость, и кость удлиняется. У детей эти зоны открыты и активно работают; именно поэтому тело растёт в длину. О костях — в разделе Кости.
Гормон роста поддерживает рост и укрепление скелетных мышц, помогая наращивать мышечную массу. Часть этого эффекта он производит сам, часть — через ИФР-1.
Гормон роста ускоряет расщепление жира (липолиз — от греч. «жир» + «растворение»: разбор жировых запасов на жирные кислоты, которые тело использует как топливо). Поэтому его считают одним из «мобилизующих» гормонов: он помогает телу тратить запасы, а не копить их.
Гормон роста повышает уровень сахара в крови: он снижает захват глюкозы клетками и подталкивает печень к выработке новой глюкозы. По этой «поднимающей сахар» способности его называют контринсулярным гормоном — то есть действующим против инсулина. Это делает гормон роста участником общей регуляции энергии. Подробнее — в разделе Обмен веществ и энергия.
Обратите внимание на двойственность: гормон роста строит ткани (кости, мышцы), но при этом повышает сахар в крови. Это кажется противоречием, но логика простая: чтобы строить новую ткань, нужна энергия — вот почему гормон роста одновременно мобилизует топливо (жир, глюкозу) и запускает строительство.
Рост в разные периоды жизни
Работа гормона роста сильно меняется в зависимости от возраста, и в этом — ключ к пониманию его нарушений.
Период активного роста. Эпифизарные пластины в костях открыты, и гормон роста заставляет тело удлиняться. Особенно силён его пик в период полового созревания (лат. pubertas), когда он работает в связке с половыми гормонами — отсюда «скачок роста» у подростков. В это время нарушения гормона роста проявляются как слишком высокий или слишком низкий рост.
Когда рост завершён, эпифизарные пластины закрываются — хрящ в них заменяется костью, и кости больше не могут удлиняться. Это происходит обычно в конце подросткового возраста. С этого момента гормон роста уже не может увеличить рост — сколько бы его ни было. Поэтому у взрослых его избыток проявляется иначе, чем у детей (не высоким ростом, а изменением черт и размерами отдельных частей тела — см. ниже).
У взрослых гормон роста продолжает работать, но его роль смещается с «удлинения» на «поддержание»: он участвует в обновлении тканей, влияет на мышечную и жировую массу, плотность костей и обмен. Его уровень постепенно снижается с возрастом, что связывают с изменениями состава тела пожилых людей (уменьшение мышц, увеличение жировой массы).
Что происходит при нарушениях
Нарушения гормона роста делятся на две группы: когда его слишком мало и когда его слишком много. И в каждом случае многое зависит от того, закрыты ли уже эпифизарные пластины.
Если гормона роста не хватает в детстве, тело растёт слишком медленно — развивается карликовость (медицинский термин — нанизм). Ребёнок отстаёт в росте от сверстников, но при этом развит пропорционально. Причиной может быть сбой в гипофизе, в гипоталамусе или в рецепторах к гормону. Сегодня такое состояние лечат введением гормона роста — и чем раньше начать, тем лучше результат, пока пластины ещё открыты.
Если гормона роста слишком много до закрытия пластин, тело растёт чрезмерно — развивается гигантизм. Рост может достигать очень больших значений. Чаще всего причина — опухоль гипофиза, которая выделяет гормон роста бесконтрольно.
Если избыток возникает после закрытия пластин, роста в высоту уже не будет — но кости и ткани продолжают разрастаться там, где хрящ ещё способен отвечать. Развивается акромегалия (от греч. «конечность» + «большой»: «укрупнение конечностей»). Увеличиваются кисти, стопы, нижняя челюсть, нос, надбровные дуги, грубеют черты лица, растут внутренние органы. Развивается медленно, годами, и поначалу незаметна — человек просто замечает, что перчатки и обувь стали малы.
У взрослых недостаток гормона роста проявляется не в росте, а в составе тела и самочувствии: уменьшается мышечная масса, увеличивается жировая (особенно на животе), снижается плотность костей, появляются утомляемость и снижение энергии.
Связи с другими системами
- Гипоталамус и гипофиз: гипоталамус управляет выбросом гормона роста через соматолиберин и соматостатин, а сам гормон производится в гипофизе. Это классическая гормональная ось. Подробнее — в разделах Гипоталамус и Гипофиз.
- Опорно-двигательная система: главная мишень гормона роста — ростовые зоны костей и скелетные мышцы. Именно его действие определяет рост тела в длину. Подробнее — в разделе Кости.
- Печень и обмен веществ: печень производит посредника гормона роста — ИФР-1, а сам гормон участвует в регуляции сахара и жиров. Подробнее — в разделе Обмен веществ и энергия.
- Половые гормоны: в период полового созревания гормон роста работает вместе с половыми гормонами, обеспечивая «скачок роста», а затем — закрытие эпифизарных пластин. Подробнее — в разделе Половые гормоны.
- Сон: основные всплески гормона роста приходятся на глубокий сон, поэтому качество сна напрямую влияет на его выработку. Подробнее — в разделе Гормоны и обратная связь.
- Инсулин и сахар: гормон роста — контринсулярный, то есть действует против инсулина, повышая сахар. Поэтому две системы работают в связке. Подробнее — в разделе Инсулин и уровень сахара.
Гормон роста — удивительный пример того, как один белок задаёт форму всего тела. Действуя напрямую и через посредника ИФР-1, он управляет удлинением костей, ростом мышц и расходом жира, а его выброс привязан к глубокому сну. Пока эпифизарные пластины открыты, он определяет рост человека; после их закрытия — поддерживает и перестраивает ткани. И то, что один и тот же гормон даёт карликовость, гигантизм или акромегалию в зависимости лишь от возраста, — нагляднее всего показывает, насколько точно в организме всё привязано ко времени и чувствительности тканей.